2 SF6氣體的狀態監測
2.1SF6氣體的壓力監督
SF6斷路器設備投運后,其絕緣性能和滅弧能力在很大程度上決定于SF6氣體的狀態,通常應監督氣體密度和氣體純度兩個參數。
對于常規SF6斷路器設備,監控SF6氣體密度的方法是裝設氣體壓力表和密度繼電器。鑒于氣體參數可測量性、使用習慣和安全規程相應的規定等實際情況,常常給出SF6氣體的壓力參數。由于SF6的氣體特性與理想氣體不同,在說明其壓力的同時必須說明是在什么溫度條件下才有意義。制造廠出廠時表明的氣體壓力參數均指標準條件,即對應于200℃環境溫度,也就是用200℃溫度下的氣體壓力來代替氣體的密度。
如不考慮泄漏,其密度保持不變,而壓力隨溫度的變化而變化,評定不同環境溫度條件下的氣體壓力是否正常可采用多種方法。常用的有氣體壓力溫度特性曲線法和經驗公式計算法,還可采用溫度補償的壓力表。
2.2SF6氣體的含水量監督
SF6氣體中難免會含有一些水分和空氣等雜質,水分是以水蒸汽形式存在。水分的危害比較大,所以得到極大的重視和關注。當溫度下降時,過量的水蒸汽可能凝結成水附著在絕緣件表面,從而潛伏著發生絕緣事故的危險。另一方面,在電弧高溫作用下分解后,由于水分存在而可能產生有毒物質,影響到設備壽命和人身的安全。所以,對SF6斷路器設備中的氣體含水量有比較嚴格的要求。
3 SF6斷路器狀態監測和故障診斷展望
3.1開斷性能
高壓斷路器應能開斷各種性質的電流,多數情況下是開斷負載電流,這是有功小電流的范疇,開斷條件較寬松,開斷易成功。另一類是開斷較小的容性和感性電流,開斷后可能會伴隨發生不同大小的過電壓,甚至可能導致開斷失敗。典型的如開斷空載長線時可能發生擊穿,從而產生過電壓,威脅到絕緣。較受關注的是開斷短路電流,在長期運行中,可能會開斷大小不等的各種短路電流。對于SF6斷路器來說,一方面是滅弧室的結構要可靠,要保證開斷過程中的運動特性,即壓氣和吹弧功能;同時斷路器的機械動作要正確,不允許發生慢動作或運動中停滯的現象。如果發生這種問題,即使開斷小電流也會導致事故發生,這種不正常動作的情況是極其罕見的。如果設備結構不合理、選材不良和現場操作處理不當,也有可能發生,但目前還沒有辦法來進行監測。實際運行經驗表明,SF6斷路器的開斷性能比較可靠,機械運動特性能得到保證。從必要性和現實情況看,在線監測斷路器的運動特性和壓氣功能還很困難,監測SF6氣體的壓力(推算密度)是當前在線監測的一個項目。
3.2絕緣性能監測
高壓斷路器的外絕緣主要是瓷套管,而且是承壓部件,其質量好壞影響到斷路器的正常運行。要求其外絕緣有足夠的防污閃能力,其外絕緣的爬電距離應滿足安裝地點污穢等級的要求,傘裙結構和爬電系數等均應符合IEC600815標準規定。現在,絕大多數高壓SF6斷路器的外絕緣都能滿足Ⅲ級污穢區的要求,有效爬電比距達到2.5cm/kV以上。對斷口間的爬電距離,按有關行業標準的規定,要求達到對地爬電距離(按污穢區等級計算)的1.15~1.20倍。瓷套管的老化相當緩慢,目前還沒有開發出實用的在線監測的手段和方法。瓷套內壁的處理方法會影響到SF6氣體的含水量,有些國產LW6-220型斷路器就曾發生因含水量嚴重超標的缺陷。
高壓斷路器的內絕緣主要是SF6氣體絕緣、絕緣拉桿以及瓷套內表面的絕緣,因為絕緣拉桿處在全密封的SF6氣體內,只要SF6氣體的狀態正常、絕緣拉桿的質量可靠,其絕緣性能通常就可得到保證。但有報道,戶外瓷柱式SF6斷路器發生過多次絕緣拉桿斷裂故障。這種機械性能的問題,畢竟是小概率事件,應由制造廠保證。故希望改進制造工藝及加強出廠試驗檢測,開發絕緣拉桿斷裂缺陷的檢測方法。而絕緣性能在線監測的重點應該是SF6氣體的狀態。
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